(57)【要約】【課題】液体サンプルの中の分析物をモニターするための微量流体分析システムを提供する。【解決手段】微量流体システムのフィードバック制御のための方法であって、微量流体システムの計器を用いて微量流体システムの位置電極の電気的特性（インピーダンスや抵抗など）を測定する工程を備える。後にフィードバック制御装置は計器で測定された電気的特性に基づいて微量流体システムを通した体液サンプルの流れを制御するために利用する。【選択図】図１
2007033453.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微量流体システムのフィードバック制御の方法において、
前記微量流体システムの計器を用いて少なくとも１個の位置電極の電気特性を測定する工程であって、前記微量流体システムは、
分析的モジュールであって、
体液サンプルを受容して輸送するための少なくとも１個の微小管、
前記体液サンプルの中の分析物を測定するための少なくとも１個の分析物センサーであって、前記少なくとも１個の分析物センサーのそれぞれが微小管と操作可能に連絡した、分析物センサー、および、
少なくとも１個の位置電極であって、この少なくとも１個の位置電極のそれぞれが少なくとも１個の微小管に対して操作可能に連絡した、位置電極、
を備えた、分析的モジュール、
サンプリング・モジュールであって、ユーザーの体の標的部位から前記体液サンプルを抽出し、前記少なくとも１個の微小管に前記体液サンプルを搬送するために構成された、サンプリング・モジュール、
計器であって、前記少なくとも１個の位置電極の電気的特性を測定するために構成された計器であって、前記電気的特性は、電気的特性を測定する前記少なくとも１個の位置電極に操作可能に連絡した前記微小管内の前記体液サンプルの位置に依存している、計器、ならびに、
フィードバック制御装置であって、前記計器で測定された前記電気的特性に基づいて、前記体液サンプルの流れを前記微量流体システムを通じて制御するように構成された、フィードバック制御装置、
を具備する、工程と、
前記計器で測定された前記電気的特性に基づいて、前記体液サンプルの流れを前記微量流体システムを通じて制御するために前記フィードバック制御装置を利用する工程と、
を有する、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
前記測定する工程は前記少なくとも１個の位置電極のインピーダンスを測定する、方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、
前記測定する工程は前記少なくとも１個の位置電極の抵抗を測定する、方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法において、
前記利用する工程は、前記体液サンプルの位置を示す、前記計器により測定された前記電気的特性に基づいて、前記微量流体システムを通じた前記体液サンプルの流れを制御するために前記フィードバック制御装置を利用する、方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法において、
前記利用する工程は、前記体液サンプルの流速を示す、前記計器により測定された前記電気的特性に基づいて、前記微量流体システムを通じた前記体液サンプルの流れを制御するために前記フィードバック制御装置を利用する、方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法において、
前記利用する工程は、前記体液サンプルの体積を示す、前記計器により測定された前記電気的特性に基づいて、前記微量流体システムを通じた前記体液サンプルの流れを制御するために前記フィードバック制御装置を利用する、方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法において、
前記利用する工程は、少なくとも収縮および展開のいずれか一方の状態における前記サンプリング・モジュールの押圧リングを位置付けすることによって、前記微量流体システムを通じた前記体液サンプルの流れを制御するために前記フィードバック制御装置を利用する、方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法において、
前記利用する工程は、少なくとも変形および非変形のいずれか一方の状態における前記分析的モジュールの膜の弁を位置付けすることによって、前記微量流体システムを通じた前記体液サンプルの流れを制御するために前記フィードバック制御装置を利用する、方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法において、
前記体液サンプルは間質液（ＩＳＦ）のサンプルである、方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法において、
前記測定する工程は、１０Ｈｚ〜１００ｋＨｚの範囲の周波数で、かつ、電圧波形が０Ｖ付近で対称な電気信号を利用して電気的特性を測定する、方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法において、
前記フィードバック制御装置は、前記分析物センサーによって前記体液サンプル内の分析物の半連続的に停止された流れの測定を容易にするよう微量流体システムを通じた前記体液サンプルの流れを制御する、方法。
【発明の詳細な説明】
【開示の内容】
【０００１】
〔クロスリファレンス〕
本願は、２００４年３月２６日に提出された出願番号10/811,446の一部継続出願であり、米国特許法第１２０条に基づき優先権を主張し参照することにより援用する出願である。
【０００２】
〔技術分野〕
本発明は、一般に、分析装置に関連しており、特に、微量流体分析システムに関連している。
【０００３】
〔背景技術〕
種々の液体サンプルに基づく分析装置（すなわち、流体分析装置）において、信頼性の高い分析結果を得るために一定の高度な精度および正確さを伴って必要な種々の液体サンプルを調整する必要がある。このような調整は、例えば、１０ナノリットル〜１０マイクロリットルの少量の液体サンプルを使用する「微量流体（microfluidic）」分析装置に関して特に保証されている。さらに、このような微量流体分析装置において、それぞれの液体サンプルは一般的に、例えば、１０マイクロメートル〜５００マイクロメートルの程度の寸法を有する微小管（micro-channels）の中に収容されて輸送される。
【０００４】
上記微小管内における少量の液体サンプルの調整（例えば、輸送、位置検出、流量決定および／または容量決定）は種々の間質液（ＩＳＦ）サンプルの中のグルコース濃度の決定を含む多様な分析処置の成功において不可欠であると言える。例えば、信頼性の高い結果を得ることは分析を始める前に十分な液体サンプルが一定の検出領域に到達していることを確認するためにその液体サンプルの位置および／または体積を知ることを当然に必要とする。しかしながら、微量流体分析装置内の液体サンプルおよび微小管の比較的に小さな寸法はそのような調整を不確定にしている。
【０００５】
血糖のモニターのための分析システムの概念において、継続的なまたは半継続的なモニター用のシステムまたは方法は血糖濃度の傾向における洞察力、血糖濃度における食物および薬物の効果および使用者の全体的な血糖値の制御を改善すると言う点において有利である。このような継続的なまたは半継続的なグルコースのモニター・システムの問題はグルコース濃度の測定において少量の液体サンプル（例えば、約２５０ナノリットルのＩＳＦ液体サンプル）しか一般に利用できないことである。加えて、調整した流量において抽出される流体の位置および全容積が分かる様式で標的部位から体外のグルコース・モニターまで少量の液体を輸送することが困難である。
【０００６】
本発明の特徴および利点は、本発明の原理が利用され、添付の図面において例示的な実施形態を説明する、後述の詳細な記載を参照することによって理解されるであろう。
【０００７】
〔好ましい実施形態の詳細な説明〕
図１〜図４は本発明の例示的な実施形態による液体サンプルの中の分析物を決定するための（例えば、その分析物を決定し、さらに／または、その分析物の濃度を測定する）微量流体分析システム１００をそれぞれ示している。
【０００８】
微量分析物システム１００は液体サンプル（例えば、使用者の体の皮膚組織の標的部位から摘出されるＩＳＦサンプル）を受容して輸送するための微小管１０４、その液体サンプル中の分析物（例えば、グルコース）を測定するための分析物センサー１０６（例えば、電気化学的な分析物センサーまたは測光式の分析物センサー）、および第１および第２の位置電極１０８および１１０を伴う分析モジュール１０２を含む。この図１〜図４の実施形態において、微小管１０４はセンサー前微小管部分１０４ａおよびセンサー後微小管部分１０４ｂを含む。この微量流体分析システム１００はまたセンサー・チャンバー１０５も含み、このチャンバー１０５の中に分析物センサー１０６が配置されている。
【０００９】
上記微量流体分析システム１００はさらに第１の位置電極１０８と第２の位置電極１１０との間のインピーダンスを測定するための計器１１２を含み、この測定されるインピーダンスは微小管１０４の中の液体サンプル（図１〜図４において示されていない）の位置により決まる。
【００１０】
一般に、本発明の各実施形態における各位置電極の間のインピーダンス、またはオーム抵抗を測定することはこれらの間に電圧を加えてその結果として生じる電流を測定することにより達成できる。この場合に、定常電圧または交流電圧のいずれかを各位置電極の間に加えて、その結果として生じる直流電流（ＤＣ）または交流電流（ＡＣ）をそれぞれ測定することが可能である。その後、この結果として生じるＤＣまたはＡＣを用いて上記のインピーダンスまたはオーム抵抗を計算することができる。さらに、当業者であればインピーダンスを測定することがオーム値の降下（すなわち、オーム値または電圧／電流における抵抗値（Ｒ））の測定およびキャパシタンス（すなわち、ファラッド（Farads）またはクーロン／ボルト（coulombs/volt）におけるキャパシタンス）の測定の両方を含むことができることを認識する。実際に、インピーダンスは、例えば、交流電流を各位置電極に加えてその結果として生じる電流を測定することにより測定できる。この場合に、交流電流の異なる周波数において、その抵抗性または容量性の作用のいずれかがその測定されるインピーダンスの決定において優勢になる。例えば、純粋な抵抗性の成分は比較的に低い周波数において優勢になり、純粋な容量性の成分は比較的に高い周波数において優勢になりうる。これらの抵抗性および容量性の成分を識別するために、供給される交流電流とその結果として測定される電流との間の位相差が決定できる。この位相のずれがゼロであれば、純粋な抵抗性の成分が優勢である。一方、位相のずれがその電流が電圧よりも遅れていることを示せば、容量性の成分が重要になる。それゆえ、供給される電流の周波数および位置電極の構成により、抵抗または抵抗およびキャパシタンスの組み合わせのいずれかを測定することが有利になる可能性がある。
【００１１】
図１〜図４の実施形態において、インピーダンス測定は、例えば、第１の位置電極１０８と第２の位置電極１１０との間に交流電圧を加えて、その結果として生じる交流電流を測定することにより行なうことができる。上記第１の位置電極１０８および第２の位置電極１１０は（これら第１および第２の位置電極の間の微小管１０４の中における何らかの物質（例えば、空気または液体サンプル））およびその物質に対する直接的な接触から各位置電極を分離することができる何らかの層と共に）コンデンサーの一部分であるので、その測定される電流はそのインピーダンスを計算するために使用できる。上記第１および第２の位置電極の間の微小管１０４の中における液体サンプルの有無がその測定される電流およびインピーダンスに影響を与える。
【００１２】
上記第１および第２の位置電極の間に加えられる交流電圧の周波数および振幅は、これら第１および第２の位置電極の間におけるサンプルの存在がその測定される電流の有意な増加により検出可能になるように、予め決定できる。
【００１３】
上記のインピーダンスまたは抵抗の測定に関して、供給される電圧の大きさは、例えば、ＩＳＦ液体サンプルおよび炭素基材型または銀基材型インクの各位置電極の状況に応じて約１０ｍＶ〜約２ボルトの範囲内にすることができる。さらに、この供給される電圧の範囲の下限および上限は液体サンプルの電解または電気的な分解の開始により決まる。交流電圧が用いられる状況において、その交流電圧は、例えば、何らかの電気化学的な反応により液体サンプルの特性において無視できる正味の変化を生じる周波数において供給できる。このような周波数の範囲は、例えば、０ボルトの近辺において対称な電圧波形を伴う約１０Ｈｚ〜約１００ｋＨｚにすることができる（すなわち、この交流電圧のＲＭＳ値は約ゼロである）。
【００１４】
図１における単純化した様式において示されているように、分析物センサー１０６、第１の位置電極１０８および第２の位置電極１１０はそれぞれ微小管１０４に対して操作可能に連絡（communication）している。なお、本発明の各実施形態において用いられている各位置センサーが、分析用の電極材料として従来において用いられている種々の導電性の材料、特に、柔軟な種々の回路、写真平板製造技法、スクリーン印刷技法およびフレキソ印刷技法において使用することに適していることが知られている種々の導電性の材料を含む、当業者に周知の任意の適当な導電性の材料により形成可能であることに注目する必要がある。適当な導電性の材料は、例えば、カーボン、貴金属（例えば、金、プラチナおよびパラジウム）、貴金属合金、導電性で電位形成性の金属酸化物および金属塩を含む。上記の位置電極は、例えば、市場において入手可能な導電性の銀インクであるエレクトロダグ（Electrodag）４１８ＳＳ等のような導電性の銀インクにより形成できる。
【００１５】
図１〜図４の実施形態において、分析モジュール１０２はさらに成形プラグ１１４、微小管ディスク１１６およびラミネート層１０８を含む（それぞれ、図２，３および４において個々に示されている）。この分析モジュール１０２は、例えば、ラミネート層１１８および成形プラグ１１４を伴うインターフェース用の微小管ディスク１１６により構成できる。
【００１６】
上記成形プラグ１１４は入口管１２０および位置合わせ棒材１２２を含む。微小管ディスク１１６は液体サンプル廃物貯蔵部１２４、ならびに上記の微小管１０４およびセンサー・チャンバー１０５を（ラミネート層１１８と共に）定めるように構成されている。加えて、上記微小管ディスク１１６は位置合わせ穴１２６を含む（例えば、図３を参照されたい）。
【００１７】
上記ラミネート層１１８はアクセス穴１２８、膜の弁１３０、および図１〜図４の実施形態において、上記の分析物センサー１０６および第１および第２の位置電極１０８および１１０を含む。
【００１８】
上記微小管１０４は約１０マイクロメートル〜約５００マイクロメートルの範囲内の流体の流れの方向に対して垂直な断面の寸法（すなわち、高さおよび幅）を有している。本発明の各実施形態における微小管の中において取り扱う典型的な流体サンプルの容量は約１０ナノリットル〜約１０マイクロリットルの程度である。この点において、上記用語の「取り扱う（handled）」は標的部位から摘出される単離した液体サンプルの容量（５０ｎＬ〜２５０ｎＬの範囲内の単離した容量）、分析物センサーにより必要とされる最少の液体サンプルの容量（例えば、５０ｎＬ）、および微量流体分析システムの有効な寿命を通して一定の微小管を通して伝達される合計の液体サンプルの容量（例えば、約１０マイクロリットルの合計の容量）を含むが、これらに限定されない、種々の液体サンプルの容量の輸送および制御を意味する。
【００１９】
上記成形プラグ１１４の位置合わせ棒材１２２はこの成形プラグ１１４と微小管ディスク１１６との適当な位置合わせ（整合）を確実にするために上記微量流体分析システム１００の製造中に用いられる。例えば、このような位置合わせは分析物センサー１０６がセンサー・チャンバー１０５に対して操作可能に位置合わせされること、および第１および第２の位置電極１０８および１１０がセンサー後微小管部分１０４ｂに対して位置合わせされることを確実にする必要がある。製造中に、上記ラミネート層１１８はこのラミネート層１１８および／または微小管ディスク１１６において含まれている整合用の特徴部分（図示されていない）により、あるいは、光学的な確認により微小管ディスク１１６に位置合わせできる。
【００２０】
上記微小管ディスク１１６における位置合わせ穴１２６は半円形状を有していてその微小管ディスク１１６を貫通している穴として示されている。一方、位置合わせ棒材１２２は位置合わせ穴１２６に対して相補的な形状および寸法を有しているので、図１において示されているように、微小管ディスク１１６を成形プラグ１１４に対して固定して接続するように作用する。これらの位置合わせ穴１２６および位置合わせ棒材１２２の両方における半円形状の使用は、組み合わされた成形プラグ１１４および微小管ディスク１１６の回転の自由度を有利に制限する。なお、半円形以外の代替的な形状も使用可能であることに注目する必要がある。
【００２１】
図１〜図４において示されていないが、ラミネート層１１８は分析物センサー１０６を外部の装置（以下において図５を参照して説明されているようなローカル・コントローラ・モジュール等）に電気的に接続するための、さらに、第１および第２の位置電極１０８および１１０を計器１１２に対して接続するための電気的な接続要素を含む。このような電気的な接続手段は、例えば、導電性のトレースおよび電気的な接触パッドを含むことができる。
【００２２】
図５を参照して以下において説明されているようなサンプリング・モジュール等の適当な手段により、液体サンプル（例えば、ＩＳＦ液）を入口管１２０に輸送することが考慮されている。この場合に、入口管１２０を通る液体サンプルの流れは膜の弁１３０により調整される。なお、膜の弁以外の別の種類の弁が使用可能であり、当業者において周知であることに注目する必要がある。
【００２３】
図１の実施形態において、膜の弁１３０は変形可能であり、ドーム形状において弾性材料により作成されている。この膜の弁１３０が変形されていない状況にある時に、液体サンプルがこの膜の弁１３０を通過してセンサー前微小管部分１０４ａを充たすことができる。しかしながら、この膜の弁１３０が（例えば、アクセス穴１２８を介する圧力の供給により）初期的に変形している場合には、この弁１３０は位置口管１２０を閉塞して液体サンプルがこれを通して流れることを妨げる。加えて、この膜の弁１３０がさらに変形すると、液体サンプルがセンサー前微小管部分１０４ａを通してセンサー・チャンバー１０５の中に押し込まれる。この液体サンプルの膜の弁１３０を通過する移動（すなわち、入口管１２０からセンサー前微小管部分１０４ａに到る移動）は膜の弁１３０の変形において供給される圧力の量により調整できる。この場合に、微小管１０４の中に到る一般的な液体サンプルの流量は約１０ナノリットル／分〜約１０００ナノリットル／分の範囲内である。
【００２４】
上記第１および第２の位置電極１０８および１１０は、計器１１２と共に、微小管１０４の中における液体サンプルの位置、液体サンプルの流量および／または膜の弁１３０の押圧を制御するために役立つ摘出した液体サンプルの体積を決定するために使用できる。例えば、液体サンプルの位置の決定において、経過時間および微小管の体積をその液体サンプルの流速および／または体積を計算するために使用することができる。そのため、当業者は一般に、計器１１２で計測された位置電極の電気的特性（インピーダンスや抵抗など）が液体サンプルの位置、液体サンプルの流速および液体サンプルの体積を示すことを認識する。
【００２５】
加えて、計器１１２は微小管１０４内の液体サンプルの流速、位置および体積に応じて、フィードバックの制御ループが膜の弁について変形または非変形の状態であるかを判別するために構成された総合的なフィードバック制御装置（例えば、適切なマイクロプロセッサおよび／またはその他の電子回路を有するフィードバック制御装置）を任意に含むことができる。言い換えると、このようなフィードバック制御ループは入口管１２０の閉塞（閉鎖）または開放の役目をし、これらを通じて液体サンプルを流す。一旦本開示を知らせることで、当業者はこのようなフィードバック制御ループを行うための適切なフィードバック制御装置を容易に解明することができる。
【００２６】
このフィードバック制御装置の使用は、検体の正確な測定を行うために必要な液体サンプルの量を収集することを可能にするのに有益であり、その際には、様々なサンプリング条件において測定時間を短縮する。
【００２７】
最少量の液体サンプルが分析物の決定を開始するために分析物モジュール１０２の中に入れられた時を確認するために、その液体サンプルの位置を決定することは有利である。また、所定時間の期間にわたり半継続的に停止される流量測定（継続的な測定ではなく、時々に停止される液体サンプルの流れにより行なわれる測定であり、単位時間当たりに所定数の測定を生じる測定（一般的に１時間当たりに４〜１０回の測定の範囲内））を容易にする様式で上記膜の弁１３０を制御するために液体サンプルの流量および／または上記微量流体分析システム１００の中に入っている液体サンプルの全量を決定することも有利であると考えられる。加えて、液体サンプルの流量および液体サンプルの全量を決定することはセンサーの遅れの補正を可能にする。さらに、上記分析物センサー１０６は流量に対して感度を良くすることができる。それゆえ、上記第１および第２の位置電極の計器１１２と一緒に使用することにより、上記システム１００が、例えば、約８時間等のような延長された時間の期間にわたり分析物を比較的に正確に決定することが可能になる。上述のように、膜の弁１３０はフィードバック制御装置により制御されることができ、上記の半連続的に停止された流れの測定（semicontinuous stopped flow measurements）を容易にする。
【００２８】
図１〜図４の実施形態において、上記分析物センサー１０６はセンサー・チャンバー１０５の中に配置されている。この分析物センサー１０６は当業者において周知の任意の適当なセンサーとすることができる。関連の分析物がグルコースである状況において、分析物センサー１０６はグルコース濃度に比例する電流を測定する、電気化学的なグルコース・センサーとすることができる。特に、この分析物センサー１０６は、例えば、停止した流れ（すなわち、測定中に流量がゼロまたはほとんどゼロである）の状況下であり、グルコースがセンサー・チャンバー１０５の中において消費されている状態における電流を測定する、電気化学的なグルコース・センサーとすることができる。本発明の実施形態において使用できる分析物センサーの例は電気化学に基づき測光方式に基づく分析物センサーを含むがこれらに限定されない。さらに、電気化学に基づく分析物センサーは、例えば、電流測定式、電位測定式および電量分析式の分析物センサーを含む。また、測光方式に基づく分析物センサーは、例えば、透過、反射、比色、蛍光、散乱および吸収の方式の分析物センサーを含む。
【００２９】
液体サンプル中における分析物を分析物センサー１０６により決定した後に、この液体サンプルはセンサー後微小管部分１０４ｂに輸送される。
【００３０】
当業者であれば、本発明の各実施形態により分析物モニター・システムが、例えば、種々の装置におけるサブシステムとして使用できることが認識できる。例えば、本発明の各実施形態は図５において示されている微量流体システム２００の分析物モジュールとして使用できる。この微量流体システム２００は体液サンプル（例えば、ＩＳＦサンプル）を摘出してその中の分析物（例えば、グルコース）をモニターするように構成されている。また、このシステム２００は廃棄可能なカートリッジ２１２（点線の箱の中に含まれている）、ローカル・コントローラ・モジュール２１４およびリモート・コントローラ・モジュール２１６を含む。注意すべきは、矢印が図５において、適切な環境を指示するように液体サンプルおよび電気信号の両方の移動方向を示すことである。
【００３１】
上記システム２００において、廃棄可能なカートリッジ２１２は身体（Ｂ、例えば、使用者の皮膚の層）から体液サンプル（すなわち、ＩＳＦサンプル）を摘出するためのサンプリング・モジュール２１８およびその体液の中の分析物（すなわち、グルコース）を測定するための分析モジュール２２０を含む。このサンプリング・モジュール２１８は当業者において周知の任意の適当なサンプリング・モジュールとすることができ、分析物モジュール２２０は本発明の各実施形態による微量流体分析システムとすることができる。適当なサンプリング・モジュールの例が国際特許出願第ＰＣＴ／ＧＢ０１／０５６３４号（２００２年６月２７にＷＯ０２／４９５０７Ａ１号として公開されている）および米国特出願許第１０／６５３，０２３号において記載されており、これらは完全に本明細書において参照されることによって組み込まれる。しかしながら、上記システム２００において、サンプリング・モジュール２１８は廃棄可能なカートリッジ２１２の部品であるので廃棄可能になるように構成されている。
【００３２】
図６において示されているように、上記システム２００におけるサンプリング・モジュール２１８は身体Ｂの標的部位（ＴＳ）に侵入してＩＳＦサンプルを摘出するための侵入部材２２２、発進機構２２４および少なくとも１個の押圧リング２２８を含むＩＳＦサンプリング・モジュールである。このサンプリング・モジュール２１８は継続的なまたは半継続的なＩＳＦの流れをこのＩＳＦサンプル内の分析物（グルコース等）をモニター（例えば、濃度測定）するための分析物モジュール２２０に供給するように構成されている。
【００３３】
上記システム２００の使用中に、侵入部材２２２が発進機構２２４の動作により標識部位の中に挿入される（すなわち、標識部位に侵入する）。使用者の皮膚の層からＩＳＦサンプルを摘出するために、上記侵入部材２２２は、例えば、１．５ｍｍ〜３ｍｍの範囲内の最大の挿入深さに挿入できる。加えて、この侵入部材２２２は継続的なまたは半継続的な様式でＩＳＦサンプルの摘出を最適化するように構成できる。この点において、侵入部材２２２は、例えば、曲がっている先端部分を有する２５ゲージの薄肉型のステンレス・スチール針（図５または図６において示されていない）を含むことができ、この場合に、その曲がっている先端部分に対応する支点がその針の先端部分と針のかかととの間に配置されている。このような侵入部材において使用することに適している針が米国特許出願第１０／１８５，６０５号（２００３年３月２７日に米国特許出願公開第２００３／００６０７８４Ａ１号として公開されている）において記載されている。さらに、上記システム２００に関する詳細が米国特許出願第１０／７１８，８１８号において記載されている。
【００３４】
一旦侵入部材２２２が標的部位ＴＳに侵入すると、押圧リング２２８はその標的部位（図６の下向き矢印で示す）の近傍の患者の皮膚層に対し圧力を与える（力をかける）ために用いることができる。このような圧力は標的部位の近傍における皮下間質液（ＩＳＦ）の気圧傾度を作る役目がある。この皮下間質液（ＩＳＦ）の気圧傾度は、侵入部材２２２およびサンプリング・モジュール２１８を通じた分析モジュール２２０（図６の曲がった上向き矢印で示す）へのＩＳＦの流れを含む。
【００３５】
押圧リング２２８が上述のごとく押圧リング２２８は「展開された」状態として見ることが可能である。更に、たとえ侵入部材が患者の皮膚層にあっても、標的の近傍の患者の皮膚層圧力が与えられない時は、押圧リング２２８は「収縮された」状態としてみることができる。このような収縮状態においては、侵入部材２２２を通った液体の流れは効果的に遮断される。
【００３６】
したがって、展開または収縮状態における押圧リング２２８の判別は、サンプリング・モジュール２１８を通り、分析モジュール２２０の中への液体サンプル（例えばＩＳＦサンプル）の流れを制御（例えばスタート、ストップ、または調整）するために役立つ。展開および／または収縮状態への押圧リング２２８の判別は、計器で測定された電気特性（インピーダンスや抵抗など）に応じて、微量流体システムを通した体液サンプルの流れの制御に適したフィードバック制御装置を通じて行われる。したがって、例えばこのようなフィードバック制御装置は、半連続的に停止された流れの測定を円滑にするために利用される。
【００３７】
図１〜図４の実施形態において、第１および第２の位置電極１０８および１１０ならびに計器１１２はこれら第１および第２の位置電極が共に微小管１０４に関して分析物センサー１０６の「下流側（downstream）」にあるように構成されている。しかしながら、別の適当な構成も使用可能である。例えば、図７は本発明による微量流体分析システムの実施形態において使用するための位置電極、微小管、分析物センサーおよび計器の構成３００の単純化した概略図である。この構成３００は第１の位置電極３０２、第２の位置電極３０４、電気インピーダンス計器３０６、タイマー３０８、微小管３１０および分析物センサー３１２を含む。さらに、この図７の構成において、波状の線は微小管３１０の中の液体サンプル（例えば、ＩＳＦ、血液、尿、血漿、血清、緩衝液または試薬の液体サンプル）を示している。
【００３８】
上記の構成３００は微小管３１０の中の液体サンプルの位置または流量を決定するために使用できる。図７の構成において、分析物センサー３１２は第１の位置電極３０２と第２の位置電極３０４との間に配置されている。電気インピーダンス計器３０６は、第１の位置電極３０２と第２の位置電極３０４との間の電気的なインピーダンスを測定するように構成されている。このような測定は、例えば、微小管３１０の中の液体サンプルおよび第１の位置電極３０２と第２の位置電極３０４との間において形成される導電経路により生じるインピーダンスが測定可能であり、これにより、液体サンプルの存在を示す信号が得られるように、第１の位置電極３０２と第２の位置電極３０４との間に定常的なまたは交流の電圧を加えるための電圧供給源を使用することにより達成できる。
【００３９】
さらに、上記の電気インピーダンス計器３０６が上記第１および第２の位置電極の間における液体サンプルの存在によりインピーダンスの変化を測定する場合に、信号をタイマー３０８に送ることにより液体がこれらの第１および第２の位置電極の間に最初に存在した時間を標識することができる。この測定されるインピーダンスが第２の位置電極に液体サンプルが到達していることを示す場合に、別の信号をタイマー３０８に送ることができる。このような液体サンプルが上記第１および第２の位置電極の間に最初に存在した時間と、この液体サンプルが第２の位置電極に到達した時間との間における時間差は、その液体サンプルの流量または流速を決定するために使用できる（この場合に、第１および第２の位置電極の間の微小管３１０の容積が知られている）。さらに、液体サンプルの流量または液体サンプルの位置の情報は全体の液体サンプルの容量を決定するために使用できる。加えて、液体サンプルが第２の位置電極３０４に到達した時間点を示す信号は上記膜の弁１３０の適当な変形状態を決定すること、および／またはサンプリング・モジュールの押圧リングの収縮または展開された状態を決定することに使用するためにローカル・コントローラ・モジュール（例えば、図５のローカル・コントローラ・モジュール２１４）に送ることも可能である。したがって、このような部分的な制御装置のモジュールはここで述べるようなフィードバック制御装置を任意に含むことができる。
【００４０】
分析的測定を行う前に、ＩＳＦ流体サンプルの所定の最少体積を収集するのが望ましい。このようなあらかじめ決められた最少体積は、例えば、約２５ナノリットル〜約５００ナノリットルの範囲であってもよく、望ましくは約１００ナノリットル〜約２５０ナノリットルである。この点について、サンプリング・モジュールの押圧リング（図６の押圧リング２２８など）は、所定の液体の最少体積を収集するその時間の間、展開状態として位置づけることができる。一旦第１の位置電極３０２および第２の位置電極３０４が液体の所定の体積の収集を示すと、局部的な制御モジュール２１４内のフィードバック制御装置は、サンプリング・モジュールを通った流れを実質的に遮断する収縮状態で押圧リングを位置づけるために利用される。注目すべきは、たとえ押圧リング２２８が収縮状態にあっても、特定の生物学的条件下で、液体がサンプリング・モジュールを流れたままでもよいことである。しかしながら、このような流れは比較的重要性はなく、例えば通常一分間に０ナノリットル〜５０ナノリットルの範囲である。必要に応じ、このフィードバック制御装置は連続的に展開状態の押圧リングを位置付けするために利用され、液体サンプルの流れは再スタートすることができる。
【００４１】
この発明の代替的な実施例において、第１の位置電極３０２および第２の位置電極３０４は、体積の代わりに流速を測定するために使用することができる。この場合、部分的な制御モジュール２１４は、流速に応じて押圧リングを展開または収縮させるフィードバック制御装置を使用することが可能である。
【００４２】
図８Ａは本発明による微量流体分析システムの各実施形態において位置電極が微小管に対して操作可能に連絡できる様式を示している単純化した断面の概略図である。この図８Ａは微小管３５０（断面）、微小管ディスク３５２、位置電極３５４、ラミネート層３５６および計器３５８を示している。このような図８Ａにおける構成において、位置電極３５４は当該位置電極３５４の表面部分３６０が微小管３５０の中の液体サンプル（図８Ａにおいて波状の線により示されている）に対して露出するように微小管３５０に対して操作可能に連絡している。
【００４３】
図８Ａの実施形態（および本発明の別の実施形態）において、微小管ディスク３５２およびラミネート層３５６は、例えば、高分子の絶縁材料（例えば、ポリスチレン、シリコーン・ゴム、ＰＭＭＡ、ポリカーボネートまたはＰＥＥＫ）および、例えば、ガラス等のような非高分子の絶縁材料を含む電気的に絶縁性の材料により作成されている。
【００４４】
図８Ｂは本発明による微量流体分析システムの各実施形態において位置電極が微小管に対して操作可能に連絡できる別の様式を示している単純化した断面の概略図である（図８Ａと同一の参照番号または符号を用いている）。この図８Ｂは微小管３５０（断面）、微小管ディスク３５２、位置電極３５４、ラミネート層３５６および計器３５８を示している。この図８Ｂの構成において、位置電極３５４は微小管３５０に対して操作可能に連絡しているが、絶縁性の層、すなわち、ラミネート層３５６の一部分により微小管３５０から分離している。このような図８Ｂにおいて示されている様式の利点は微小管３５０内の液体サンプルと位置電極３５４との間の直接的な接触が無く、これにより、その位置電極３５４による液体サンプルの電気分解または電気的な分解が生じないことである。
【００４５】
図９は本発明による微量流体分析システムの各実施形態において使用するための別の微小管、分析物センサーおよび位置電極の構成４００の単純化した概略図である。この構成４００は第１の位置電極４０２、第２の位置電極４０４、電気インピーダンス計器４０６、タイマー４０８、微小管４１０および分析センサー４１２を含む。この図９の構成において、波状の線は微小管４１０の中の液体サンプル（例えば、ＩＳＦ、血液、尿、血漿、血清、緩衝液または試薬の液体サンプル）を示している。
【００４６】
図９の実施形態において、第１の位置電極４０２および分析物センサー４１２は共にローカル・コントローラ・モジュール２１４に操作可能に連絡している。このような様式において、第１の位置電極は分析物センサー４１２に対応する位置電極および基準電極の両方として作用できる（この場合に、分析物センサー４１２は電気化学に基づく分析センサーであると仮定している）。さらに、電気インピーダンス計器４０６およびタイマー４０８をローカル・コントローラ・モジュール２１４の中に組み込むことが可能であることに注目する必要がある。
【００４７】
図９の構成の利点は第１の位置電極を分析物センサー４１２に対応する位置電極および基準電極の両方として使用することにより達成される複雑さの減少である。このような図９の構成において、第１の位置電極４０２は、例えば、当該第１の位置電極と液体サンプルとの間において安定な電位を生じる材料により製造可能である。さらに、この液体サンプルがＩＳＦの液体サンプルである状況において、上記第１の位置電極は塩素化した銀（Ａｇ／ＡｇＣｌ）により形成できる。
【００４８】
図１０は本発明による微量流体分析システムの各実施形態において使用するためのさらに別の位置電極、微小管、分析物センサーおよび計器の構成４５０の単純化した概略図である。この構成は第１、第２および第３の位置電極、それぞれ、４５２，４５４および４５６、分析物センサー４５８、電気インピーダンス計器４６０、タイマー４６２、および微小管４６４を含む。この場合に、電気インピーダンス計器４６０は上記第１、第２および第３の位置電極の内のいずれか２個の間の電気的なインピーダンスを測定するように構成されている。
【００４９】
上記の構成４５０は、この構成４５０が３個の位置電極を含むことにおいて上記構成３００および４００とは異なっている。このように３個の位置電極を含むことは微小管４６４の中の液体サンプルの位置および流量を正確に検出するための改善された能力を与える。例えば、２個の位置電極を使用することは単一のボーラス（bolus）（すなわち、これら２個の位置電極の間における微小管に含まれる量）の検出を可能にする。しかしながら、３個（またはそれ以上）の位置電極を使用することはこれら３個（またはそれ以上）の位置電極を連続的に通過するので多数のボーラスの検出を可能にする。
【００５０】
図１１は本発明による微量流体分析システムの各実施形態において使用するための位置電極、微小管（主微小管および２個の分岐微小管を備える）、分析物センサーおよび計器の構成５００の単純化した概略図である。この構成５００は主微小管５０２、第１の分岐微小管５０４および第２の分岐微小管５０６を備える微小管を含む。また、上記構成５００は第１の位置電極５０８（主微小管５０２に対して操作可能に連絡している）、第２の位置電極５１０（第１の分岐微小管５０４に対して操作可能に連絡している）および第３の位置電極５１２（第２の分岐微小管５０６に対して操作可能に連絡している）も含む。
【００５１】
さらに、上記構成５００は、第１の分析物センサー５１４（第１の分岐微小管５０４に対して操作可能に連絡している）および第１の分析物センサー５１６（第２の分岐微小管５０６に対して操作可能に連絡している）、計器５１８およびタイマー５２０を含む。この計器５１８は上記第１の位置電極と上記第２および第３の位置電極のいずれかとの間の電気特性（例えば、インピーダンス）を測定するように構成されている。
【００５２】
上記構成５００を、主微小管５０２から第１および第２の分岐微小管５０４および５０６のいずれかに液体サンプルを選択的に送るための液体取扱用の手段を含む装置の中において使用することが考慮されている。このような液体取扱用の手段の例は種々の能動弁（active valves）、受動弁（passive valves）、キャピラリー・ブレーク（capillary breaks）、空気圧バリアおよび疎水性パッチを含むがこれらに限定されない。
【００５３】
上記構成５００は、第１の分岐微小管５０４（第１の位置電極５０８と第２の位置電極５１０との間の電気特性を測定するために計器５１８を使用することによる）または第２の分岐微小管５０６（第１の位置電極５０８と第３の位置電極５１２との間の電気特性を測定するために計器５１８を使用することによる）のいずれかにおける液体サンプルの位置を検出するために使用できる。このような検出は、液体サンプルの流れおよび第１の分析物センサー５１４または第２の分析物センサー５１６のいずれかによる液体サンプル中の分析物の決定を制御するために使用できる。
【００５４】
図１２は本発明による微量流体分析システムの各実施形態において使用するための別の位置電極、微小管（主微小管および２個の分岐微小管を備える）、分析物センサーおよび計器の構成５５０の単純化した概略図である。この構成５５０は、主微小管５５２、第１の分岐微小管５５４および第２の分岐微小管５５６を備える微小管を含む。また、上記構成５５０は第１および第２の位置電極５５８および５６０（第１の分岐微小管５５４に操作可能に連絡している）および第３および第４の位置電極５６２および５６４（第２の分岐微小管５５６に操作可能に連絡している）も含む。
【００５５】
さらに、上記構成５５０は第１の分析物センサー５６６（第１の分岐微小管５５４に操作可能に連絡している）および第２の分析物センサー５６８（第２の分岐微小管５５６に操作可能に連絡している）、計器５７０およびタイマー５７２を含む。この計器５７０は上記第１および第２の位置電極ならびに第３および第４の位置電極のいずれかの間の電気特性（例えば、インピーダンス）を測定するように構成されている。
【００５６】
上記の構成５５０を、上記主微小管５５２から上記第１および第２の微小管５５４および５５６のいずれかに液体サンプルを選択的に送るための液体取扱用の手段を含む装置において使用することが考慮されている。このような液体取扱用の手段の例は種々の能動弁、受動弁、キャピラリー・ブレーク、空気圧バリアおよび疎水性パッチを含むがこれらに限定されない。
【００５７】
上記構成５５０は、第１の分岐微小管５５４（第１の位置電極５５８と第２の位置電極５６０との間の電気特性を測定するために計器５７０を使用することによる）または第２の分岐微小管５５６（第３の位置電極５６２と第４の位置電極５６４との間の電気特性を測定するために計器５７０を使用することによる）のいずれかにおける液体サンプルの位置を検出するために使用できる。このような検出は、液体サンプルの流れ、および、第１の分析物センサー５６６または第２の分析物センサー５６８のいずれかによる液体サンプル中の分析物の決定を制御するために使用できる。このような構成５５０の利点は、上記第１および第２の位置電極（ならびに上記第３および第４の位置電極）がこれらの間の比較的に高い電気特性（例えば、比較的に高いインピーダンス）の正確な測定を可能にするために互いに相対的に近づけて配置できることである。
【００５８】
図１３は本発明による微量流体分析システムの各実施形態において使用するための位置電極、微小管および計器の構成６００の単純化した概略図である。また、図１４は図１３の構成６００の一部分に対応する等価な電気回路の単純化した概略図である。
【００５９】
上記構成６００は両手の指を組み合わせた形態の第１の位置電極６０２および第２の位置電極６０４を含む。この構成６００はまた微小管６０６および計器６０８も含む。上記第１および第２の位置電極６０２および６０４はそれぞれ互いに実質的に平行に且つ交互に連続して（例えば、図１３において示されているような交互の「指様の（finger-like）」パタンで）配置されている複数の電極部分を有している。説明のために、第１および第２の位置電極６０２および６０４に対応してそれぞれ４個の電極部分（それぞれ、６０２ａおよび６０４ａ）が図１３において示されている。このような両手の指を組み合わせた形態の各電極部分は「指（fingers）」とも呼ばれている。
【００６０】
本発明の各実施形態における位置電極およびこれらの間の間隔は任意の適当な寸法にできる。都合の良いことに、両手の指を組み合わせた形態が比較的に少量のサンプルの電気特性の測定を可能にする寸法（例えば、図１３の各寸法Ｗg およびＷe により採用可能である。
【００６１】
上記の構成６００において、それぞれの「指」は、例えば、約１マイクロメートル〜約１５００マイクロメートルの範囲内の一定の幅Ｗe を独立して有することができる。また、各電極の「指」（Ｗg）の間の間隔は、例えば、約０．１ミリメートル〜約１５ミリメートルの範囲内にすることができる。さらに、各位置電極の厚さは所望の電流を持続するために十分である。例えば、例示的な厚さは約１マイクロメートル〜約１００マイクロメートルの範囲内である。
【００６２】
上記の構成６００のような両手の指を組み合わせた形態は、例えば、液体サンプルに対して接触することおよび電気特性を測定すること等のような有用性を得るために十分である任意の数の「指」を有することができる。例えば、このような両手の指を組み合わせた形態は２個〜約１００個の「指」を有することができる。
【００６３】
上記の構成６００は微小管６０６の中を流れる液体サンプルのボーラスを検出するために使用できる。このような所定の容量（例えば、２５０ナノリットル等）を有するボーラスは微小管６０６の高さおよび幅および距離Ｗg により定めることができる。例えば、微小管６０６が共に約２５０μｍである高さおよび幅を有し、上記のＷe が約０．５ミリメートルおよびＷg が約４ミリメートルであり、液体サンプルが位置電極６０２および位置電極６０４のいずれの指の間も橋渡ししていない場合に、この第１の電極６０２と第２の電極６０４との間の抵抗は実質的に無限大になる。しかしながら、ＩＳＦの液体サンプルが上記第１の位置電極における第１の指と上記第２の位置電極における第１の指との間の微小管６０６を橋渡しする（充たす）（図１３において波状の線により示されている状況になる）と、測定される合計の抵抗値ＲT が約３７ｋΩである液体の抵抗値ＲI に降下する。
【００６４】
上記の構成６００において、それぞれの指の抵抗値Ｒe は少なくとも１０の係数だけＲI よりも小さいことに注目する必要がある。さらに、微小管６０６が一定の液体サンプルにより充たされると、その第１の位置電極６０２と第２の位置電極６０４との間において測定される合計の抵抗値ＲT はさらに降下する。この測定される合計の抵抗値ＲT の減少は以下の式により特徴付けられる。
【数１】
2007033453.tif 000003
この場合に、ｎは液体サンプルにより「橋渡しされている（bridged）」指の数である。さらに、上記の構成６００はＲe がＲI よりもはるかに小さい時に特に有用である。
【００６５】
さらに、上記構成６００において、微小管６０６はそれぞれの電極の指６０２ａを１回通過する（すなわち、操作可能に連絡する）ように示されている。しかしながら、この微小管６０６は当該微小管６０６が複数回にわたりそれぞれの電極の指６０２ａを通過するようなヘビ状の形態を有することも可能である。このような形態は比較的に小さい液体サンプルの量（例えば、５ｎＬよりも少ない液体サンプルの量）を容易に分析する能力を高めることができる。
【００６６】
図１５は本発明による微量流体分析システムの各実施形態において使用するための位置電極、微小管および計器の構成６５０の単純化した概略図である。また、図１６は図１５の構成６５０の一部分に対応する等価な電気回路の単純化した概略図である。
【００６７】
上記構成６５０は８個の「指（fingers）」６５２ａを伴う単一のくし形の位置電極６５２、微小管６５４および計器６５６を含む。これらの電極の指６５２ａはそれぞれの間に電極セグメントを定めるために役立ち、それぞれのセグメントは（図１６において示されているように）抵抗値Ｒe を有している。この場合に、図１６のＷg およびＷe の各寸法を上記の構成６００に関して既に説明されている値と同一にできることに注目する必要がある。
【００６８】
微小管６５４の中の液体サンプルが上記８個の指６５２ａのいずれの間にも存在していない場合には、測定される位置電極６５２の合成抵抗はそれぞれの電極セグメントに対応する抵抗値Ｒe の合計である（すなわち、全ての電極要素を合わせた抵抗値である）。しかしながら、液体サンプルが指６５２ａのいずれかの間において微小管６５４を充たし始めると、そのＲe に対して並列の抵抗値ＲI が生じるので（図１６を参照されたい）、その測定される合計の抵抗値ＲT が降下または減少する。この場合に、上記構成６５０においては、それぞれの電極セグメントの抵抗値Ｒe が、好ましくは約１０またはそれ以上の係数だけ、ＲI よりも有意義に大きいことに注目する必要がある。
【００６９】
図１７は本発明による微量流体分析システムの実施形態において使用するための位置電極、微小管および計器の構成７００の単純化した概略図である。この構成７００は単一のヘビ形の位置電極７０２、微小管７０４および計器７０６を含む。
【００７０】
上記図１７における各寸法Ｗg およびＷe が上記構成６００に関して既に説明されている寸法と同一にできることに注目する必要がある。
【００７１】
図１８は本発明による微量流体分析システムの各実施形態において使用するための位置電極、微小管および計器の構成７５０の単純化した概略図である。また、図１９は図１８の構成７５０の一部分に対応する等価な電気回路の単純化した概略図である。
【００７２】
上記の構成７５０は位置電極７５２、微小管７５４、バイパス電極７５６、および計器７５８を含む。この位置電極７５２は８個の電極の「指（fingers）」７５２ａを伴う単一のくし形の位置電極である。これらの電極の指７５２ａはそれぞれの間に電極セグメントを定めるために役立ち、それぞれのセグメントは（図１８において示されているように）抵抗値Ｒe を有している。この場合に、図１８のＷg およびＷe の各寸法を上記の構成６００に関して既に説明されている値と同一にできることに注目する必要がある。
【００７３】
液体サンプルが全く存在しない場合に、バイパス電極７５６が電気的に浮動する。しかしながら、２個の連続している電極の指７５２ａの間に液体サンプルが存在している場合には、バイパス電極７５６は図１９において示されている回路の一部になり、抵抗Ｒb により特徴付けられる。
【００７４】
上記抵抗Ｒb がＲI'（すなわち、電極の指とバイパス電極との間の液体サンプルの抵抗）よりも相当に小さいと仮定すると、比較的に多くの電流が液体サンプルよりもバイパス電極の中を流れる。それゆえ、上記構成７５０は高い抵抗性の液体サンプルとの組み合わせにおいて用いられる場合に有利であり、この理由は、バイパス電極７５６が図１９において概略的に示されているようにＲT を効果的に減少するからである。さらに、本発明において既に述べられているように、当業者であれば、バイパス電極が比較的に高い抵抗性の液体サンプルの存在下に全体の測定される抵抗値を減少するために種々の電極構成（例えば、図７、図９〜図１３および図１７の各構成等）における位置電極間または電極の指の間に同様に配置可能であることが認識できる。
【００７５】
図２０は本発明による微量液体分析システムの実施形態において使用するための位置電極、微小管および計器の構成８００の単純化した概略図である。この構成８００は位置電極８０２、微小管８０４および計器８０６を含む。この計器８０６は液体サンプル（図２０において波状の線により示されている）が微小管８０４の中を通過する時に継続的に変化する位置電極８０２の電気特性を測定するように構成されている。
【００７６】
実施例
図１３の形態に類似している両手の指を組み合わせた形態を液体サンプルとしてリン酸塩緩衝液を用いることにより試験した。なお、この形態における第１および第２の位置電極は、スクリーン印刷技法を用いてＡｇ／ＡｇＣｌにより形成されている。加えて、これら第１の電極および第２の電極は４ミリメートルの距離Ｗg だけ分離している。
【００７７】
０．２５ＭＨｚの周波数、±０．１ボルトの振幅、および０ボルトのＲＭＳを伴う電位波形を上記第１および第２の位置電極の間に印加した。これら第１および第２の位置電極の間に生じる電流に基づいて、測定される全体の抵抗値ＲT および測定される全体のアドミッタンスを計算した（ＡT ＝１／ＲT であることに注目する必要がある）。図２１は測定される全体のアドミッタンスＡT が連続的な液体サンプルのボーラスが上記構成の各電極を通過するごとに線形に増加することを示している。
【００７８】
図２１はそれぞれの連続的なボーラスがアドミッタンスにおける変化として検出されることを示している。それゆえ、ボーラスは、例えば、測定されるインピーダンス対時間の導関数における各突起部分についてモニターすることにより数えることができる。
【００７９】
図２２は微量流体システムのフィードバック制御のための方法９００の段階を示すフローチャートである。方法９００は、ステップ９１０で示すような微量流体システムの計器を用いて、微量流体システムの少なくとも１つの位置電極の電気特性（インピーダンスや抵抗など）を測定することを含む。当業者は微量流体システムが、図５および関連する図に開示された実施例を含むここに述べたあらゆる適切な微量流体システムの実施例であってもよいことを理解するが、これらに限定されるものではない。
【００８０】
ステップ９２０で、このフィードバック制御装置は、計器で測定された電気特性に基づく微量流体システムを通じた体液サンプルの流れを制御するために利用される。上述のように、本発明の微量流体システムおよび微量流体の分析システムの実施例において、このような制御は（ｉ）収縮状態または展開状態における押圧リングの位置付け、または、（ｉｉ）膜の弁の変形または非変形状態を判別することによって行われる。加えて、この制御は、液体サンプルの位置、流速および／または体積を表す電気的特性に基づいて行うことが可能である。更に、この流れは半連続的に停止された流れの測定を容易にするために制御することが可能である。
【００８１】
本明細書において記載されている本発明の各実施形態に対する種々の変更が本発明の実施において使用可能であることが当然に理解されると考える。以下の特許請求の各項が本発明の範囲を定めること、およびこれらの特許請求の各項の範囲内における種々の方法、構造およびこれらの等価物が本発明の範囲において含まれることが考慮されている。
【００８２】
〔実施の態様〕
本発明の具体的な実施態様は以下のとおりである。
（１）微量流体システムのフィードバック制御の方法において、
前記微量流体システムの計器を用いて少なくとも１個の位置電極の電気特性を測定する工程であって、前記微量流体システムは、
分析的モジュールであって、
体液サンプルを受容して輸送するための少なくとも１個の微小管、
前記体液サンプルの中の分析物を測定するための少なくとも１個の分析物センサーであって、前記少なくとも１個の分析物センサーのそれぞれが微小管と操作可能に連絡した分析物センサー、および、
少なくとも１個の位置電極であって、この少なくとも１個の位置電極のそれぞれが少なくとも１個の微小管に対して操作可能に連絡した位置電極、
を備えた、分析的モジュール、
サンプリング・モジュールであって、ユーザーの体の標的部位から前記体液サンプルを抽出し、前記少なくとも１個の微小管に前記体液サンプルを搬送するために構成された、サンプリング・モジュール、
計器であって、前記少なくとも１個の位置電極の電気的特性を測定するために構成された計器であって、前記電気的特性は、電気的特性を測定する前記少なくとも１個の位置電極に操作可能に連絡した前記微小管内の前記体液サンプルの位置に依存している、計器、ならびに、
フィードバック制御装置であって、前記計器で測定された前記電気的特性に基づいて、前記体液サンプルの流れを前記微量流体システムを通じて制御するように構成された、フィードバック制御装置、
を具備する、工程と、
前記計器で測定された前記電気的特性に基づいて、前記体液サンプルの流れを前記微量流体システムを通じて制御するために前記フィードバック制御装置を利用する工程と、
を有する、方法。
（２）実施態様１に記載の方法において、
前記測定する工程は前記少なくとも１個の位置電極のインピーダンスを測定する、方法。
（３）実施態様１に記載の方法において、
前記利用する工程は前記少なくとも１個の位置電極の抵抗を測定する、方法。
（４）実施態様１に記載の方法において、
前記利用する工程は、前記体液サンプルの位置を示す前記計器により測定された前記電気的特性に基づいて、前記微量流体システムを通じた前記体液サンプルの流れを制御するために前記フィードバック制御装置を利用する、方法。
（５）実施態様１に記載の方法において、
前記利用する工程は、前記体液サンプルの流速を示す前記計器により測定された前記電気的特性に基づいて、前記微量流体システムを通じた前記体液サンプルの流れを制御するために前記フィードバック制御装置を利用する、方法。
（６）実施態様１に記載の方法において、
前記利用する工程は、前記体液サンプルの体積を示す前記計器により測定された前記電気的特性に基づいて、前記微量流体システムを通じた前記体液サンプルの流れを制御するために前記フィードバック制御装置を利用する、方法。
（７）実施態様１に記載の方法において、
前記利用する工程は、少なくとも収縮および展開のいずれか一方の状態における前記サンプリング・モジュールの押圧リングを位置付けすることによって、前記微量流体システムを通じた前記体液サンプルの流れを制御するために前記フィードバック制御装置を利用する、方法。
（８）実施態様１に記載の方法において、
前記利用する工程は、少なくとも変形および非変形のいずれか一方の状態における前記分析的モジュールの膜の弁を位置付けすることによって、前記微量流体システムを通じた前記体液サンプルの流れを制御するために前記フィードバック制御装置を利用する、方法。
（９）実施態様１に記載の方法において、
前記体液サンプルは間質液（ＩＳＦ）のサンプルである、方法。
（１０）実施態様１に記載の方法において、
前記測定する工程は、１０Ｈｚ〜１００ｋＨｚの範囲の周波数で、かつ、電圧波形が０Ｖ付近で対称な電気信号を利用して電気的特性を測定する、方法。
（１１）実施態様１に記載の方法において、
前記フィードバック制御装置は、前記分析物センサーによって前記体液サンプル内の分析物の半連続的に停止された流れの測定を容易にするよう微量流体システムを通じた前記体液サンプルの流れを制御する、方法。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の例示的な実施形態による微量流体分析システムの単純化した側断面の概略図である。
【図２】図１の微量流体分析システムにおける成形したプラグの単純化した斜視図である。
【図３】図１の微量流体分析システムにおける微小管ディスクの単純化した上面図である。
【図４】図１の微量流体分析システムにおけるラミネート層の単純化した下面図である。
【図５】本発明による微量流体分析システムの各実施形態が採用可能である、体液サンプルを抽出してその中の分析物をモニターするための微量流体システムを示している単純化したブロック図である。
【図６】使用者の皮膚の層に適用されている図５のサンプリング・モジュールの単純化した概略図であり、断続線の矢印は機械的な相互作用を示しており、実線の矢印はＩＳＦの流れか、または要素２２８に関連している場合に、圧力の供給を示している。
【図７】本発明による微量流体分析システムの各実施形態において使用するための位置電極、微小管、分析物センサーおよび計器の構成の単純化した概略図である。
【図８Ａ】位置電極を本発明による微量流体分析システムの各実施形態における、微小管に曝すことのできる様式を示している単純化した断面の概略図である。
【図８Ｂ】位置電極が本発明による微量流体分析システムの各実施形態における、絶縁層により微小管から分離されている様式を示している単純化した断面の概略図である。
【図９】位置検出器が分析物センサーに対して電気的に連絡可能である様式を示している本発明による微量流体分析システムの各実施形態において使用するための別の位置電極、微小管、分析物センサーおよび計器の構成の単純化した概略図である。
【図１０】３個の位置電極の使用を示している本発明による微量流体分析システムの各実施形態において使用するための、さらに別の位置電極、微小管、分析物センサーおよび計器の構成の単純化した概略図である。
【図１１】本発明による微量流体分析システムの各実施形態において使用するための位置電極、主微小管、分岐微小管、分析物センサーおよび計器の構成の単純化した概略図である。
【図１２】本発明による微量流体分析システムの各実施形態において使用するための、別の位置電極、主微小管、分岐微小管、分析物センサーおよび計器の構成の単純化した概略図である。
【図１３】本発明による微量流体分析システムの各実施形態において使用するための、位置電極、微小管および計器の構成の単純化した概略図である。
【図１４】図１３の構成の一部分に対応する、等価な電気回路の単純化した概略図である。
【図１５】本発明による微量流体分析システムの各実施形態において使用するための、さらに別の位置電極、微小管および計器の構成の単純化した概略図である。
【図１６】図１５の構成の一部分に対応する、等価な電気回路の単純化した概略図である。
【図１７】本発明による微量流体分析システムの各実施形態において使用するための、別の位置電極、微小管および計器の構成の単純化した概略図である。
【図１８】本発明による微量流体分析システムの各実施形態において使用するための、さらに別の位置電極、微小管および計器の構成の単純化した概略図である。
【図１９】図１８の構成の一部分に対応する、等価な電気回路の単純化した概略図である。
【図２０】本発明による微量流体分析システムの各実施形態において使用するための、さらに別の位置電極、微小管および計器の構成の単純化した概略図である。
【図２１】アドミタンス対ボーラス番号のグラフである。
【図２２】本発明の例示的な実施例による、微量流体システムのフィードバック制御の過程における段階を示したフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【外国語明細書】
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